JPH06272059A - 塗料密着性に優れた薄膜有機複合鋼板の製造方法 - Google Patents

塗料密着性に優れた薄膜有機複合鋼板の製造方法

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JPH06272059A
JPH06272059A JP5060798A JP6079893A JPH06272059A JP H06272059 A JPH06272059 A JP H06272059A JP 5060798 A JP5060798 A JP 5060798A JP 6079893 A JP6079893 A JP 6079893A JP H06272059 A JPH06272059 A JP H06272059A
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steel sheet
film
epoxy resin
organic composite
composite steel
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JP5060798A
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Koji Tanimura
宏治 谷村
Yoshimi Kada
好実 加田
Yoshio Shindo
芳雄 新藤
Fumio Yamazaki
文男 山崎
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、亜鉛系めっきの表面に第1層とし
てクロメート皮膜を、さらにその上層にヘキサメタリン
酸にて水分散化したSiO2を防錆顔料として含有する
ウレタン変性エポキシ樹脂皮膜を有する塗料密着性に優
れた有機複合鋼板の製造方法を提供するものである。 【構成】 亜鉛系めっき鋼板の表面に第1層としてクロ
メート皮膜を5〜150mg/m2有する鋼板に、第2層と
して下記に示す塗料組成物を固形皮膜として0.2〜
3.0μm形成することを特徴とする。 (A)ウレタン変性エポキシ樹脂が塗料固形分中30重
量%以上 (B)オキサゾリン環含有アクリル化合物がエポキシ樹
脂に対して当量比で1/0.8〜1/1.2 (C)防錆顔料としてヘキサメタリン酸にて水分散化し
たSiO2(平均粒径8mμ)が塗料固形分中10〜4
0重量%

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜塗装を施した有機複
合鋼板の製造方法に関わり、更に詳しくは、自動車用鋼
板としてカチオン電着塗装・中塗り塗装・上塗り塗装後
の塗料密着性に優れた有機複合鋼板の製造方法を提供す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車や家電向けの亜鉛系めっき
鋼板に対して、製品の品質向上や高機能化、並びに低コ
スト化という市場ニーズがますます高まり、これに呼応
した新製品の開発研究が最近盛んに行なわれている。し
かし、亜鉛めっき鋼板は犠牲防食作用による耐食性に頼
っているため、さらなる耐食性向上となるとめっき付着
量の増加が避けられず、結果としてプレス成形性、スポ
ット溶接性の劣化をもたらすという問題がある。また、
低めっき付着量による耐食性鋼板として、亜鉛とNi,
Co,Cr,Fe,Mn等を合金化させためっき鋼板や
多層めっき鋼板が開発された。しかし、自動車車体中で
より苛酷な腐食条件下にさらされるヘム部や袋構造部に
対しては十分な耐食性を有するものではなかった。その
ような中で、表面に薄膜の有機樹脂を被覆する薄膜有機
複合鋼板が開発、実用化された。
【0003】例えば、特公平3−80874号公報に示
すように、亜鉛系めっきまたはアルミニウム系めっきが
施された鋼板表面をクロメート処理した後、エポキシ樹
脂が総固形分中35%以上で且つSiO2/樹脂の割合
が10/90〜60/40に調整された有機複合シリケ
ート溶液で処理を行ない、その後250℃を超え300
℃以下の温度で加熱処理することを特徴とする下塗り塗
装がカチオン電着塗装である多層塗装用防錆鋼板の製造
方法がある。
【0004】しかし、樹脂のみで塗料密着性の向上を図
ろうとしているため、従来法により水分散させたSiO
2が負の因子として働き、カチオン電着塗膜の上に中塗
り塗料、上塗り塗料を塗装した後の塗料密着性が不十分
であるし、さらには2次密着性が非常に悪く、自動車用
外板としては使用できないという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車用鋼
板として必要な品質性能を低下させることなく、有機複
合鋼板を外板に使用した場合の塗料密着性向上を実現し
たものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のため、本
発明は亜鉛系めっき鋼板の表面に第1層としてクロメー
ト皮膜を5〜150mg/m2生成させた鋼板に、第2層と
してヘキサメタリン酸にて水分散化したSiO2を塗料
固形分として10〜40重量%含有する水溶性ウレタン
変性エポキシ樹脂を固形皮膜として0.2〜3.0μm
形成してなることを特徴とする塗料密着性に優れた有機
複合鋼板の製造方法の発明に至った。
【0007】図1と図2にこの皮膜構成を示す。図に示
すように鋼板1の表面にZn系めっき皮膜2である、例
えばZn,Zn−12%Ni,Zn−12%Ni−1%
Co,Zn−15%Fe,Zn−13%Cr,Zn−9
%Cr−2%Niを5〜100g/m2をめっきし、その
上にクロメート皮膜3を5〜150mg/m2形成させ、さ
らにその上に有機皮膜であるウレタン変性エポキシ樹脂
皮膜4を固形皮膜として0.2〜3.0μm形成する。
【0008】
【作用および実施例】以下に、本発明の構成因子の作用
と作用範囲について実験結果から述べる。 (1)製造方法 本発明による薄膜有機複合鋼板は、亜鉛系めっき鋼板の
表面に第1層としてクロメート皮膜を5〜150mg/m2
生成させた鋼板に、第2層としてヘキサメタリン酸にて
水分散化したSiO2を塗料固形分として塗料中に10
〜40重量%含有する水溶性ウレタン変性エポキシ樹脂
を塗装し固形皮膜として0.2〜3.0μm形成するこ
とにより製造される。
【0009】(2)クロメート皮膜 本発明に用いるクロメート皮膜は、下地めっき層と有機
皮膜との中間にあって、めっき皮膜と有機皮膜の密着性
を向上させ、結果として有機複合鋼板としての耐食性確
保の上で重要な役割を果たしている。クロメートの種類
はすでに公知の電解クロメート、塗布型クロメートいず
れでもよく、その処理方法に特に制限はない。クロメー
ト皮膜の付着量は、総クロム量として5mg/m2未満では
上層有機皮膜との密着性が不足すること、あるいは耐食
性向上に対する効果が得られないため好ましくない。一
方、総クロム量が150mg/m2を超えては、プレス加工
等によるクロメート皮膜の凝集破壊からめっき皮膜と有
機皮膜の密着性低下が著しく、また、連続スポット溶接
時の連続打点にも弊害を生じるため好ましくない。以上
から、クロメート皮膜の付着量は、5mg/m2〜150mg
/m2の範囲でなければならず、より好ましい範囲は総ク
ロム量として、15〜100mg/m2である。
【0010】(3)有機皮膜 本発明の有機塗膜形成の上で用いられるベース樹脂は、
ウレタン変性エポキシ樹脂である。化1にその分子構造
を示す。カルボキシル基を有するビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂ベースのポリカーボネートをウレタン結合で
高分子化し、その両末端にアミン基を有する構造をとっ
ている。膜厚は0.2μm以下では耐食性が不十分であ
り、3.0μm以上ではスポット溶接性が低下するた
め、0.2〜3.0μmの範囲でなければならない。
【0011】
【化1】
【0012】
【化2】
【0013】図3はベースエポキシ樹脂の変性が有機複
合鋼板の耐食性に及ぼす影響を示したものである。横軸
に樹脂の種類を、縦軸にサイクル腐食試験300サイク
ル後の赤錆発生面積をとっている。ウレタン変性エポキ
シ樹脂をベース樹脂としたものが最も優れた耐食性を示
している。
【0014】このベースエポキシ樹脂のウレタンによる
変性量は図5より60〜90%と規定した。図4はベー
スエポキシ樹脂のウレタン変性量が有機複合鋼板の耐食
性に及ぼす影響について示したものである。横軸にウレ
タン変性量を、縦軸にサイクル腐食試験300サイクル
後の赤錆発生面積をとっている。60〜90%で良好な
耐食性を示しており、75%で最もよい耐食性を示し
た。このベース樹脂の配合量は塗料固形分中30重量%
以上とする必要があり、30重量%以下の場合にはベー
ス樹脂の防錆顔料に対するバインダー作用が低下し、塗
料化が難しくなると同時に、塗膜が脆く加工密着性が不
十分となる。
【0015】次に硬化剤はオキサゾリン環含有アクリル
化合物である。図5にその構造を示す。この化合物はベ
ース樹脂と短時間で反応するとともに、緻密な有機膜を
生成するので、図6に示すように下地のクロメート皮膜
からのCr6+の溶出を抑える。図6は硬化剤種がベース
樹脂の硬化時間、成膜後のCr6+の溶出性(成膜性)に
及ぼす影響について示したものである。横軸に硬化剤種
を、縦軸左に硬化時間を、縦軸右にCr6+の溶出量をと
っている。オキサゾリン環含有アクリル化合物が硬化時
間、Cr6+の耐溶出性とも優れている。
【0016】また、この硬化剤はと150℃以下の低温
でもベース樹脂と反応するため、プレス成形性を向上さ
せたBH鋼板への適用にも問題がない。このオキサゾリ
ン環含有アクリル化合物の配合量は、図7に示すように
ベース樹脂のウレタン変性エポキシ樹脂に対して当量比
1/0.8〜1/1.2がよい。図8はベース樹脂と硬
化剤の混合比が有機被覆鋼板の耐食性に及ぼす影響につ
いて示したものである。横軸にベース樹脂と硬化剤の混
合当量比を、縦軸にサイクル腐食試験300サイクル後
の赤錆発生面積をとっている。当量比1/0.8〜1/
1.2で良好な耐食性を示している。
【0017】次に本発明においては、脱脂・化成処理浴
中に有害物質が溶出することなく高耐食性を付与するた
めに、防錆顔料としてヘキサメタリン酸にて分散した平
均粒径8mμのSiO2が塗料固形分中10〜40重量
%添加されている。図8はSiO2の分散方法と、ED
塗装(25μm)・中塗り塗装(40μm)・上塗り塗
装(35μm)を行ない、40℃の水溶液に10日間浸
漬した後の塗料密着性の関係を示したものである。横軸
に分散方法を、縦軸に2mmのカットゴバン目試験(10
0目)後の塗膜剥離数をとっている。ヘキサメタリン酸
で分散したSiO2を使用したものは塗膜の剥離がな
く、良好な結果を示している。これは塗料密着性低下原
因であるカチオン電着時に生成するアルカリ成分をヘキ
サメタリン酸が中和するためである。
【0018】図9は防錆顔料として使用したSiO2
構造と添加量の違いが有機複合鋼板の耐食性に及ぼす影
響を示したものである。横軸にSiO2の添加量を、縦
軸にサイクル腐食試験300サイクル後の赤錆発生面積
をとっている。SiO2(コロイダルシリカ)を防錆顔
料として添加した系では10%以上の添加量で赤錆発生
0となり、良好な耐食性を示している。ただし、40%
を超過すると成膜後の塗膜が脆くなる、あるいはスポッ
ト溶接性が低下するので好ましくない。しかし、防錆顔
料をSiO2(ヒュームドシリカ)へと変えた系では、
25%まで添加しても赤錆発生が80%以上あり、耐食
性が不十分である。
【0019】図10はSiO2の平均粒径が有機複合鋼
板の耐食性に及ぼす影響を示したものである。横軸にS
iO2の平均粒径を、縦軸にサイクル腐食試験300サ
イクル後の赤錆発生面積をとっている。SiO2の平均
粒径が8mμでもっとも良好な耐食性を示している。防
錆鋼板のプレス成形性の観点より、本発明の塗料組成物
にはポリエチレンコロイドが、塗料固形分に対し0.1
〜10重量%用いられてもよい。
【0020】図11はポリエチレンコロイド量が円筒プ
レス加工性に及ぼす影響を示したものである。横軸にポ
リエチレンコロイド添加量を、縦軸に円筒プレス加工時
の重量減少をとっている。添加により加工時のパウダリ
ング、カジリによる重量減少が少なくなりプレス加工性
が向上するのがわかる。ただし、10%以上添加しても
効果の向上はなく、かえって耐食性等の他の性能の低下
につながるのでポリエチレンコロイドの量は0.1〜1
0重量%の範囲が好ましい。
【0021】
【発明の効果】以上のようにしてなる本発明は、有機面
を外板として使用するにあたり問題のあったカチオン電
着・中塗り・上塗り塗装後の塗料密着性を他性能の低下
なく大幅に向上させた画期的な有機複合鋼板の製造方法
であって、市場のニーズに十分応えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る片面皮膜構成を示す図、
【図2】本発明に係る両面皮膜構成を示す図、
【図3】ベースエポキシ樹脂の変性が有機複合鋼板の耐
食性に及ぼす影響を示した図、
【図4】ベースエポキシ樹脂のウレタンによる変性量が
有機複合鋼板の耐食性に及ぼす影響について示した図、
【図5】オキサゾリン環含有アクリル化合物の構造を示
す図、
【図6】硬化剤種がベース樹脂の硬化時間、成膜後のC
6+の溶出性に及ぼす影響を示す図、
【図7】ベース樹脂のウレタン変性エポキシ樹脂に対し
て当量比と赤錆発生面積との関係を示す図、
【図8】ベース樹脂と硬化剤の混合比が有機皮膜鋼板の
耐食性に及ぼす影響について示した図、
【図9】防錆顔料として使用したSiO2の構造と添加
量の違いが有機複合鋼板の耐食性に及ぼす影響を示した
図、
【図10】SiO2の平均粒径が有機複合鋼板の耐食性
に及ぼす影響を示した図、
【図11】ポリエチレンコロイド量が円筒プレス加工性
に及ぼす影響を示した図である。
【符号の説明】
1 鋼板 2 Zn系めっき皮膜 3 クロメート皮膜 4 有機皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 13/20 C (72)発明者 山崎 文男 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛系めっき鋼板の表面に第1層として
    クロメート皮膜を5〜150mg/m2生成させた鋼板に、
    第2層としてヘキサメタリン酸にて水分散化したSiO
    2を塗料固形分として10〜40重量%含有する水溶性
    ウレタン変性エポキシ樹脂を固形皮膜として0.2〜
    3.0μm形成してなることを特徴とする塗料密着性に
    優れた有機複合鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 塗料組成物中、塗料固形分に対し、ポリ
    エチレンコロイドを0.1〜10重量%含有する請求項
    1記載の有機複合鋼板の製造方法。
JP5060798A 1993-03-22 1993-03-22 塗料密着性に優れた薄膜有機複合鋼板の製造方法 Withdrawn JPH06272059A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100242404B1 (ko) * 1995-08-28 2000-03-02 에모토 간지 유기 피복 도금 강판 및 그의 제조방법
CN102630199A (zh) * 2009-11-26 2012-08-08 杰富意钢铁株式会社 镀锌系钢板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100242404B1 (ko) * 1995-08-28 2000-03-02 에모토 간지 유기 피복 도금 강판 및 그의 제조방법
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Effective date: 20000530